ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СУЛЬФИРОВАННОГО ФТАЛОЦИАНИНА МЕДИ

АННОТАЦИЯ

В результате введения в молекулу CuPc 2-4 сульфогрупп получают водорастворимые красители. Анализ термогравиметрической кривой этого пигмента, на основе сульфированного фталоцианина, показывает, что кривая ТГА, в основном, проходит в интервале температур трёх интенсивных потерь массы.

ABSTRACT

As a result of the introduction of 2-4 sulfo groups into the CuPc molecule, water-soluble dyes are obtained. An analysis of the thermogravimetric curve of this pigment based on sulfonated phthalocyanine shows that the TGA curve mainly passes in the temperature range 3 of intense weight loss.

Ключевые слова: фталоцианин, гетероароматические соединения, сульфогруппы, термогравиметрический анализ, дифференциально-термический анализ.

Keywords: phthalocyanine, heteroaromatic compounds, sulfo group, thermogravimetric analysis, differential thermal analysis.

Введение. В настоящее время проводятся научные исследования по модификации фталоцианиновых красителей соединениями, содержащими активные функциональные группы, созданию эффективных технологий производства и практического применения с целью расширения новых видов, эффективных и дешевых фталоцианиновых пигментов на основе местного сырья и продуктов промышленности. Различные отрасли промышленности, использующие фталоцианиновые пигменты, сочли необходимым изменить структуру основных молекул. Они изучали возможность включения различных функциональных частей образованных ими частиц в структуру или поверхность фталоцианина [1]. Строение молекул фталоцианина (наличие окружающего их координационного центра и реакционноспособных фрагментов) обеспечивает его большое изменение при химической модификации. Добавление заместителей к бензольным кольцам, замена или отмена бензольных фрагментов, в том числе гетероароматических соединений, замена центрального иона с получением различных молекулярных групп и экстракомплексов [2].

Наиболее простым и эффективным методом модификации является введение заместителей в периферические положения фталоцианина посредством реакций электрофильного ароматического замещения. Все 16 положений 4-го бензольного кольца могут быть замещены, но легче заместить пространственно несложные положения. В дополнение к полученному таким образом галогенированному MPc, который используется в качестве зеленого пигмента, MPc представляют собой пигменты, имеющие большое промышленное значение. Сульфогруппы часто добавляют в красители для повышения растворимости в воде, в зависимости от количества групп в молекуле [1,2,3]. Наличие одной сульфогруппы в молекуле CuPc не обеспечивает водорастворимости, что позволяет использовать смесь в качестве синего красителя, так как полученная восстановлением лейкоформа обладает достаточной растворимостью. В результате введения в молекулу CuPc 2-4 сульфогрупп получают водорастворимые красители. Хотя описаны и другие способы сульфирования, такие как использование диоксида серы, сульфирование Pc, часто проводимые при нагревании в олеуме (при различных условиях реакции) [1].

Процесс сульфохлорирования фталоцианинов непосредственно связан с последующим получением сульфамидов, что открыло возможность синтеза растворимых и активных красителей. Было исследовано 5,133 мг сульфированного пигмента на основе фталоцианина, процесс проводили в интервале температур 26-900°С. Пигмент на основе сульфофталоцианина исследовали методами термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциального термического анализа (ДТА). Пять эндотермических эффектов наблюдались при температурах 145, 209, 392, 445 и 663 °С (рис 1). Анализ термогравиметрической кривой этого пигмента, на основе сульфированного фталоцианина, показывает, что кривая ТГА в основном проходит в интервале температур трёх интенсивных потерь массы: 1-й диапазон потери массы соответствует температуре 26-236,73 °С, 2-й диапазон потери массы соответствует температуре 235,9-530 °С, 3-й диапазон потери массы соответствует температуре 530-900 °С.

Рисунок 1. Термогравиметрический (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА) пигмента, на основе сульфированного фталоцианина

Результаты анализа показывают, что в 1-м интервале наблюдается 6,6% потери массы, во 2-м интервале происходит 22,547% потери массы, а в 3-ем интервале происходит 17,12 % потери массы.

Дифференциальный термический анализ пигмента на основе сульфофталоцианина показывает, что происходит эндотермический эффект с поглощением энергии в интервалах температур при 126,3–169,6 °С, 192,4–234,55 °С, 320–405,8 °С, 407,5–470,9 °С и 625– 679,2 °С.

Результаты термогравиметрического анализа и кривой дифференциального термического анализа этого пигмента, на основе сульфированного фталоцианина, подробно представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Термогравиметрический (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА) пигмента, на основе сульфированного фталоцианина

Вывод

Тщательно изучены термогравиметрический (ТГА) и дифференциально-термический анализы (ДТА) полученного соединения и определены необходимые результаты. Проведя данную работу и по результатам анализа, мы добились, чтобы сульфофталоцианин стал водорастворимым.

Список литературы:

1. Зуев К. В., Смрчек В. А., Федосеева М. С., Колдаева Т. Ю., Перевалов В.П. Влияние химической модификации поверхности фталоцианинового пигмента на его свойства // Химическая промышленность сегодня. 2015.
2. Гордон П., Грегори П. Органическая химия красителей: пер. с англ. М.: Мир, 1987. 344 с.
3. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию красителей. М.: Химия, 1984. 590 с.
4. Шапошников Г.П., Кулинич В.П., Майзлиш В.Е. Модифицированные фталоцианины и их структурные аналоги / под ред. О.И. Койфмана. М.: КРАСАНД, 2012. 480 с.
5. Файзиев.Ж.Б, Джалилов.А.Т, Тиллаев. А.Т. Таркибида металл тутган янги фталоцианин пигментини тадқиқ қилиш.2019.
6. Файзиев.Ж.Б, Бекназаров.Х.С, Джалилов.А.Т. Синтез и свойства фталоцанина меди. Москва 2020.
7. Шапошников Г. П., Кулинич В. П., Майзлиш В. Е. Модифицированные фталоцианины и их структурные аналоги. М.: Красанд, под ред. Койфмана О. И., 2012. 480 с.
8. Water-soluble or water-dispersible graft polymers and the preparation and use thereof: patent EP184991; Ciba-Geigy AG Corp.; EPO; 02.12.1985.
9. Phthalocyanine compounds: patent specification GB1445523A; United Kingdom; Sandoz Ltd.; 01.02.1973.
10. Thermally actuated linkage arrangement: patent US4330369A; USA; CibaGeigy Corp.; 18.05.1982.
11. Phthalocyanine pigment compositions: patent DE2017040A1; Germany; 15.10.1970.
12. Pigment particle growth and/or crystal phase directors: patent US6264733B1; USA; BASF Performance Products LLC; 24.07.2001.
13. Yu Y. Pigment surface modification via nucleophilic treating agents / International Conference on Digital Printing Technologies (Denver, Colorado, 17.06.2006): materials / IS&T, 2006. P. 197-200.
14. Ishikawa N. Phthalocyanine-based magnets // Functional phthalocyanine molecular materials. Berlin: Springer-Verlag, ed. Jiang J., 2010. P. 211-228.